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纯碱生产工艺之氨碱法及优缺点

索氏制碱法(氨碱法)

1859年,比利时人索尔维,用食盐、氨水、二氧化碳为原料,于室温下从溶液中析出碳酸氢钠,将它加热,即分解为碳酸钠,人们将此方法称为索氏制碱法,此法一直沿用至今: [9] 

氨气与水和二氧化碳反应生成一分子的碳酸氢铵,这是第一步:

第二步是:碳酸氢铵与氯化钠反应生成的碳酸氢钠沉淀和氯化铵,碳酸氢钠之所以沉淀是因为它的溶解度较小。经过滤得到碳酸氢钠固体:

这两步总的化学方程式是:

第三步:加热分解碳酸氢钠,生成水、二氧化碳和碳酸钠即我们要的纯碱:

第四步:将第二步中副产的氯化铵和熟石灰混合加热,得到的氨气可循环利用:

氨碱法的优点是:原料(食盐和石灰石)便宜;产品纯碱的纯度高;副产品氨和二氧化碳都可以回收循环使用;制造步骤简单,适合于大规模生产。

但氨碱法也有许多缺点:首先是两种原料的成分里都只利用了一半——食盐成分里的钠离子(Na+)和石灰石成分里的碳酸根离子(CO32-)结合成了碳酸钠,可是食盐的另一成分氯离子(Cl-)和石灰石的另一成分钙离子(Ca2+)却结合成了没有多大用途的氯化钙(CaCl2),因此如何处理氯化钙成为一个很大的负担。氨碱法的最大缺点还在于原料食盐的利用率只有72%~74%,其余的食盐都随着氯化钙溶液作为废液被抛弃了,这是一个很大的损失。

附:氨碱法生产纯碱反应原理和工艺流程图:


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